Glissière. Crédit :MIPT
Le champ gravitationnel de notre galaxie limite la précision des observations astrométriques d'objets distants. Ceci est le plus évident pour les objets qui sont obscurcis derrière les régions centrales de la galaxie et du plan galactique, où la déviation peut aller jusqu'à plusieurs dizaines de microsecondes d'arc. Et plus important, l'effet de ce « bruit » gravitationnel ne peut être supprimé. Cela signifie qu'au-delà d'un certain point, il ne sera plus possible d'améliorer la précision de la détermination de la position des objets de référence qui servent à définir les coordonnées de toutes les autres sources.
Les résultats de l'étude ont été publiés dans le Journal d'astrophysique .
Il est bien connu que la Terre et le système solaire sont intégrés dans la Voie lactée, à travers laquelle nous regardons l'univers. Comme il s'avère, ce fait n'est pas une mince affaire dans les études astrophysiques.
Quel effet le champ gravitationnel de notre galaxie et sa non-uniformité peuvent-ils avoir sur la précision de la détermination des coordonnées d'objets extragalactiques distants ? Un groupe d'astrophysiciens russes de l'Astro Space Center (ASC) de P.N. Institut de physique Lebedev, l'Institut de recherche spatiale du RAS, MIPT, et le Max-Planck-Institut fuer Astrophysik (Allemagne) a tenté de trouver une réponse à cette question.
Mouvements appropriés, tailles angulaires, et les parallaxes trigonométriques (déplacements visibles) des corps célestes, y compris les étoiles, sont les paramètres de base pour résoudre de nombreux problèmes astrophysiques. Ces paramètres sont déterminés par des techniques astrométriques. Pour calculer la position ou la vitesse radiale de l'étoile, par exemple, un système de coordonnées est nécessaire qui peut être utilisé pour les mesurer. Tous les systèmes de coordonnées actuellement utilisés, y compris le Cadre International de Référence Céleste (ICRF), sont basées sur les coordonnées de plusieurs centaines de sources extragalactiques « définissantes ». Les quasars et les galaxies lointaines sont des points de référence idéaux pour déterminer le référentiel céleste, comme leur mouvement angulaire est très faible — environ un centième de milliseconde d'arc (par rapport au diamètre de la lune, par exemple, soit un peu plus de 31 minutes d'arc).
Une carte montrant les valeurs caractéristiques du « jittering » des coordonnées de la source autour de leur véritable position causée par le « bruit gravitationnel » de la Galaxie, en microsecondes d'arc (représentées dans les contours) pour une période d'observation de dix ans. Les croix représentent les positions des sources de référence ICRF. Crédit :MIPT
L'instrumentation astrophysique progresse rapidement, et il est prévu que la précision des observations radio interférométriques atteindra bientôt 1 microseconde d'arc, et la précision des observations optiques 10 microsecondes d'arc par an. Cependant, avec ce niveau de précision, il y a un nouveau défi - la théorie générale de la relativité, et en particulier la déviation d'un faisceau lumineux lors d'un déplacement dans un champ gravitationnel, interférer avec les observations.
Lorsqu'un faisceau lumineux d'une source éloignée passe à proximité d'un objet, il est légèrement dévié par la gravité de ce dernier. Cet écart est généralement très faible, mais si le faisceau rencontre plusieurs de ces objets sur son chemin, l'écart peut être important. En outre, pendant que les objets bougent, l'angle de déviation du faisceau change dans le temps et les coordonnées de la source commencent à "vaciller" autour de leur vraie valeur. Il est important de noter que l'effet de "jittering" des coordonnées s'applique à toutes les sources distantes, y compris ceux qui sont utilisés comme points de référence pour différents systèmes de coordonnées.
"En essayant d'améliorer la précision de la mise en œuvre du système de référence de coordonnées, nous atteignons une limite qui ne peut être contournée en améliorant la précision des instruments de détection. En réalité, il y a du bruit gravitationnel, ce qui rend impossible d'augmenter la précision de mise en œuvre d'un système de coordonnées au-dessus d'un certain niveau, " dit Alexandre Lutovinov, un professeur de la RAS, le chef de laboratoire de l'Institut de recherche spatiale du RAS, et maître de conférences au MIPT.
Les chercheurs ont tenté d'estimer l'effet que le bruit gravitationnel peut avoir sur les observations. Les calculs étaient basés sur des modèles modernes de la distribution de la matière galactique. Les "cartes" bidimensionnelles du ciel entier ont été construites pour chaque modèle montrant l'écart type des décalages angulaires des positions des sources distantes par rapport à leurs positions réelles.
"Nos calculs montrent que sur un temps d'observation raisonnable d'une dizaine d'années, la valeur de l'écart type des décalages de positions des sources sera de l'ordre de trois microsecondes d'arc aux hautes latitudes galactiques, s'élevant à plusieurs dizaines de microsecondes d'arc vers le centre galactique, " dit Tatiana Lachenkova, chercheur senior à l'ASC de P.N. Institut de physique Lebedev. "And this means that when the accuracy of measurements in absolute astrometry reaches microarcseconds, the "jittering" effect of reference source coordinates, which is caused by the galaxy's non-stationary field, will need to be taken into account."
The scientists investigated the properties of this gravitational noise, which, à l'avenir, will enable the noise to be excluded from observational data. They also demonstrated that the "jittering" effect of the coordinates can be partially compensated by using mathematical methods.
